Спосіб прямого одержання залізовуглецевих сплавів та установка для його здійснення

1. Спосіб прямого одержання залізовуглецевих сплавів, який включає попереднє відновлення залізорудної шихти у твердому стані в модулях попереднього відновлення, наступне завантаження її в плавильний реактор, остаточне відновлення шихти в розплаві, відвід газів, що відходять із плавильного реактора, змішування їх з газами, що відходять з модулів попереднього відновлення, і подачу утвореної суміші газів на нижній рівень модулів попереднього відновлення, який відрізняється тим, що вказані модулі попереднього відновлення послідовно розташовують по ходу газу, при цьому на вході кожного модуля проводять корекцію складу відновлювального газу плазмовим струменем, а подачу відновлювального газу в кожний модуль здійснюють на трьох рівнях висоти стовпа шихти, що відновлюється, при цьому на нижньому рівні відновлювальний газ подають в торцеву поверхню стовпа шихти, а на два інші - газ подають розподілено по периметру модуля, причому витрату відновлювального газу для верхнього рівня встановлюють у межах 40-50% від сумарної витрати відновлювального газу, а решту газу витрачають на нижніх рівнях порівну, а процес попереднього відновлення шихти ведуть поетапно, на першому етапі подачу відновлювального газу здійснюють на всіх рівнях протягом 0,20 – 0,25 2 (19) 1 3 78148 4 плазмохімічний газогенератор включає футерова5. Установка за пп.2 або 4, яка відрізняється тим, ну камеру, в стінках якої встановлені плазмотрони що колектори оснащені фурмами, причому фурми непрямої дії і впускний газохід. в верхньому колекторі установлені симетрично в 4. Установка за п.2, яка відрізняється тим, що одній площині, а в нижньому – під кутом 25-30° до один з вказаних колекторів встановлений на відплощини поду, причому поздовжні осі фурм спрястані 0,45-0,65, а другий - на відстані 0,25-0,35 мовані у бік вертикальної осі модуля. висоти стовпа завантаженої шихти. Взаємозв'язана група винаходів належить до чорної металургії, до процесів прямого одержання залізовуглецевих сплавів з руд шля хом їхнього газового відновлення. Відомий спосіб виробництва залізовуглецевого сплаву, що включає відновлення мінерального матеріалу з одержанням карбіду заліза, подачу його у ванну розплавленого металу, продувку киснем з утворенням оксиду вуглецю, залізовуглецевого сплаву й шлаків. роздільний випуск залізовуглецевого сплаву й шлаків і відвід газоподібних продуктів реакції, який відрізняється тим, що процес утворення залізовуглецевого сплаву здійснюють у закритому реакторі, що обмежує впуск у нього атмосферних газів і відвід газоподібних продуктів реакції, з безперервною подачею попередньо відновленого матеріалу у ванну розплаву і безперервним видаленням його частини з реактора, при цьому попередньо відновлений матеріал, що завантажується в закритий реактор, містить оксид заліза й, щонайменше, 50мас.% карбіду заліза, причому вміст карбіду заліза перевищує вміст оксиду заліза, щонайменше, у два рази, причому гарячий вуглекислий газ, що утворюється в реакторі, відводять і використовують для підігріву попередньо відновленого матеріалу перед подачею його в закритий реактор [Патент Росії №2060281, кл. С 21 В 13/14, заявл. 09.10.91, опубл. Бюл. №14, 1996, PCT/US 91/07565, 09.10.91]. Однак, застосовувані паливні пальники різних модифікацій не забезпечують необхідної інтенсивності теплообміну між високотемпературним газовим потоком і матеріалом. Найбільш близьким по технічній сутності й досягаємому результату (прототип) прийнятий спосіб прямого отримання заліза, що включає попереднє відновлення залізорудної ши хти у твердому стані в печі попереднього відновлення, наступне завантаження її в розплавовідновлювальну піч і довідновлення в розплаві за допомогою подачі природного палива й газоподібного окислювача, що забезпечує його згоряння над поверхнею розплаву, відвід газів, що відходять із розплавовідновлювальної печі. їхнє охолодження й подачу в піч попереднього відновлення, причому газ, що відходить із розплаву відновлювальної печі, перед подачею в піч попереднього відновлення для його часткового реформування змішують на виході з печі з газоподібним відновником, що має високу температуру, при цьому температуру газоподібної суміші підтримують у діапазоні 1200-1550°С, а в якості газоподібного відновника використовують метан, причому частину газ у, що відходить з печі попереднього відновлення, очищають від окислю вачів, змішують із реформованим газом і частину його подають в верхню частину печі попереднього відновлення, а другу частину цього газу змішують з природним газом і подають у нижню частину печі попереднього відновлення [Патент СРСР №1609456. кл. С21В13/14, заявл. 17.07.86, опубл. Бюл. №43, 1990]. Однак даний спосіб не забезпечує якість відновленої металізованої сировини через обов'язкову наявність у відновлювальному газі оксидів, які пов'язані з технологією спалювання газів. Відомий пристрій для отримання заліза й/або його сплавів з залізоокнсних матеріалів, що містить плавильну піч, обладнану засобами для подачі вуглевмісного палива й кисневмісного газу безпосередньо в рідку фазу й у простір над нею для допалу газу, що утворюється в результаті плавлення, випускний отвір із трубопроводом відводу газ у, що відходить, засіб для уведення залізоокисного матеріалу в підданий допалу газ, що відходить, для часткового відновлення матеріалу й охолодження газу, установлений за ним засіб для сепарації частково відновленого матеріалу від газу й засіб для подачі частково відновленого матеріалу в плавильну піч, який відрізняється тим, що трубопровід газу, що відходить, установлений вертикально й з'єднаний із засобами завантаження залізоокисного матеріалу в нижній його частині та із засобом для сепарації, розташованим у верхній частині каналу або поруч із ним [Патент Росії №2077595, кл. С21В13/14, заявл. 20.12.89, опубл. Бюл. №11, 1997]. Недоліком пристрою є те, що конструкція реактора не дозволяє використовувати плазмотрони для нижньої продувки твердого стовпа шихти, а потім шару рідкого розплаву, оскільки відомий реактор призначений тільки для плавлення й відновлення шляхом взаємодії частково відновлених оксидних матеріалів із твердим відновником. Найбільш близьким по технічній сутності й досягаємому результату (прототип) прийнята установка для отримання рідкого чавуну, заліза прямого відновлення й салі із шихтови х матеріалів, утворених залізною рудою, переважно, у кусковатій або в гранульованій формі, якщо є потреба, добавок, що містить відновлювальний реактор для залізної руди, плавильний газифікатор, трубопровід для відновлювального газ), що утворюється в плавильному газифікаторі, що з'єднує відновлювальний реактор із плавильним газифікатором, причому трубопровід постачений скрубером для очищення, щонайменше, частини відновлювального газу, тр убопровід для транспортування відновленого продукту, утвореного у відновлювальному 5 78148 6 реакторі, що з'єднує відновлювальний реактор із ного газу, без впливу на навколишнє середовище, плавильним газифікатором, трубопровід для коскорочується витрата природного газу, забезпечулошникового газу, що відходить від відновлювальється рівномірність ступеня металізації. ного реактора, постачений скрубером, трубопроПерше поставлене завдання вирішується тим, води для носіїв вуглецю й кисневмісних газів, що що в способі прямого отримання залізовуглецевих входять у плавильний газифікатор, і злі в для часплавів, який включає попереднє відновлення завун у й шлаків, передбачений на плавильному галізорудної шихти у твердому стані в модулях позифікаторі, пристрій для виробництва сталі, перепереднього відновлення, наступне завантаження її важно, електропіч, трубопровід для газу, що в плавильний реактор, остаточне відновлення шивідходить із пристрой для виробництва сталі, що хти в розплаві, відвід газів, що відходять із плавимістить пристрій для знепилювання, трубопроводи льного реактора, змішування їх з газами, що віддля шламу, що йдуть від скрубера до пристрою ходять з модуля попереднього відновлення, і для агломерування шламів, яка відрізняється тим, подачу їх на нижній рівень модуля попереднього що пристрій для знепилювання з'єднаний із привідновлення, відповідно до винаходу, попереднє строєм для агломерування, і що пристрій для вивідновлення здійснюють в послідовно увімкнених робництва сталі з'єднаний тільки зі зливом для по ходу газу модулях попереднього відновлення, чавун у плавильного газифікатора, якщо буде попри цьому на вході кожного модуля проводять котреба, із пристроєм для агломерування і/або прирекцію складу відновлювального газу плазмовим строєм для одержання валіза прямого відновленструменем, а подачу відновлювального газу в коня, причому установка постачена іншим жний модуль здійснюють на трьох рівнях висоти відновлювальним реактором для прийому металестовпа шихти, при цьому на нижньому рівні віднової руди, зокрема іншої залізної руди й/або гранул, влювальний газ подають в торцеву поверхню стопостаченим трубопроводом для відновлювального впа шихти, а на два інші - газ подають розподілено газу, тр убопроводом для газу, готового до вжипо периметру модуля, причому витрату відновлювання, постаченим скрубером і розвантажувальвального газу для верхнього рівня встановлюють у ним пристроєм для продукту відновлення, що межах 40-50% від сумарної витрати відновлюваутворюється в іншому відновлювальному реакторі, льного газу, а решту газ у ви трачають на нижніх причому тр убопровід для відводу колошникового рівнях порівну, а процес попереднього відновленгазу першого відновлювального реактора з'єднаня ведуть поетапно, на першому етапі подачу відний трубопроводом для підведення відновлювановлювального газу здійснюють на всіх рівнях льного газу з іншого відновлювального реактора протягом 0,20-0,25 загального часу продувки із [Заявка Росії №2000114873/02 від 26.10.1998, кл. зазначеною витратою, на другому етапі відключаС21В13/14, РСТ/ЕР 98/06792 від 26.10.98, опубл. ють нижню подачу газу й продовжують продувку Бюл. №16, 2002]. на рівнях, що залишилися, протягом 0,20-0,25 заОднак така установка має технічні межі підвигального часу продувки, потім процес відновлення щення швидкості процесу, споживає підвищені продовжують тільки на верхньому рівні, до одеркількості відновлювального агента й передбачає жання оптимального значення ступеня металізації подальшу переробку одержуваного продукту в шихти на кожному рівні. сталь. При подачі гарячого відновлювального газу В основу першого із групи винаходів поставтільки в нижню частину модуля, газ віддає тепло лено завдання вдосконалення способу прямого та хімічну енергію на нагрів і відновлення шихти. отримання залізовуглецевих сплавів шля хом виПри цьому зниження температури забезпечується бору оптимальної подачі відновлювального газу в в достатньо тонкому шарі ши хти. Весь верхній шар модуль попереднього відновлення по висоті шихшихти при цьому залишається з низькою температи, і як наслідок, зміни внутрішнього температуртурою і відновлення заліза в ньому практично не ного поля шихти в модулі, регулювання теплової відбувається. Введення декількох, наприклад двох потужності й контроль витрати газу, і за рахунок допоміжних каналів вводу гарячого відновлювальцього забезпечити переробку окисних матеріалів і ного газу по висоті стовпа ши хти дає можливість виробництво з них прямим шляхом високоякісного збільшити висоту гарячої зони відновлення і таким заліза з низьким рівнем домішок, зниженими питочином покращити ефективність процесу. мими енерговитратами й мінімальними викидами Попереднє відновлення в кожному модулі шкідливих газів. здійснюють розподільною по висоті стовпа шихти В основу другого із групи винаходів поставлеподачею відновлювального газу, що одержують но завдання вдосконалення установки для отриконвертуванням природного газу і газів, що відхомання залізовуглецевих сплавів, у якій шляхом дять, плазмовим струменем на СО і Н 2 у плазмомодифікації конструкцій модулів попереднього хімічному газогенераторі. відновлення, підвищується показник відновлення й Відновлювальний газ, що виходить із плазмополіпшується ефективність впливу газу, що віднохімічного газогенератора, вводиться в робочий влює, розширюється поверхня зіткнення відновпростір модуля відокремленими каналами по вилюваних матеріалів і відновника, збільшується соті стовпа шихти, фільтрується через шар матетермін їхнього спільного перебування у високотеріалу і взаємодіє з ним, потім виводиться із модумпературній зоні відновлення, використовується ля попереднього відновлення із верхньої його відновлювальний газ, що утворюється в газифікочастини і направляється в плазмохімічний Газогеваній зоні плавлення в плавильному реакторі, за нератор наступного модуля. Завдяки тому, що допомогою плазмотронів і за рахунок цього повнісбільша частина газового потоку (при постійній затю використовується тепломісткість відпрацьовагальній витраті) взаємодіє з шихтою в верхній час 7 78148 8 тині модуля, а на нижніх рівнях подачу газу здійсмагістраллю з вузлом ви і гуску газу, що відходить нюють рівними долями, в значній мірі зростає ініз плавильного реактора, а впускні газоходи плазтенсивність обробки матеріалу в цілому. За рахумохімічних газогенераторів наступних модулів понок того, що подачу відновлювального газу в в'язані з магістралями газів, що відходять із попевідновлену шихту припиняють, витрати свіжого редніх модулів, причому вузли очищення газу і відновлювального газу в наступні вище розміщені компресор установлені в магістралі газу, що відхошари матеріалу збільшуються, в результаті чого дить із останнього модуля, і через теплообмінник підвищується рівномірність відновлення матеріалу пов'язані із плазмотронами плазмохімічних газогета поліпшується його якість. нераторів і плазмотронами, установленими в плаВитрату відновлювального газу для верхнього вильному реакторі, кожний з яких підключений до рівня встановлюють у межах 40-50% від сумарної засобу для додавання природного газу, а у вн утвитрати відновлювального газу, а витрату решти рішній порожнині кожного модуля попереднього газу встановлюють порівну на нижніх рівнях. Це відновлення, у площині, яка перпендикулярна його забезпечує підвищення температури в стовпі шихт поздовжній осі, установлено колосник з можливіси до температури відновлення. Підвищені витрати тю його нахилу під час розвантаження шихти, при відновлювального газу на верхньому рівні забезцьому кожний модуль поперед сього відновлення печують виникнення зони відновлення в верхній по висоті постачений футерованими каналамичастині модуля, а понижені ви грати газу на нижніх газоходами для транспортування відновлювальнорівнях подачі газу сприяють розтягуванню зони го газу із плазмохімічного газогенератора через відновлення. Підвішені витрати газу в верхній часрегулюючі заслінки, причому верхні канали сполутині модуля сприяють запиранню теплової та хімічені з кільцевими газовими колекторами, а нижній чної енергії в нижній зоні модуля, що збільшує сту- з порожниною модуля, обмеженою його бічними пінь використовування відновлювального газу та стінками й подом, а зверху - колосником. сприяє підвищенню ефективності процесу відновКрім того плазмохімічний газогенератор вклюлення. чає футеровану камеру, у стінках якої установлені Процес попереднього відновлення ведуть поплазмотрони непрямої дії і впускний газохід; етапно. На першому етапі подачу відновлювальноодин з кільцевих газових колекторів установго газу здійснюють на всіх рівнях протягом 0,20лений на відстані 0,45-0,65, а другий - на відстані 0,25 загального часу продувки із зазначеною ви0,25-0,35 висоти стовпа завантаженої шихти; тратою. На другому етапі відключають нижню поколектори постачені фурмами, причому фурми дачу газу й продовжують продувку на рівнях, що в верхньому колекторі установлені симетрично в залишилися, протягом 0,20-0,25 загального часу одній площині, а в нижньому - під кутом 25-30 до продувки, потім процес відновлення продовжують площини поду, причому поздовжні осі фурм спрятільки на верхньому рівні до одержання оптимальмовані убік вертикальної осі модуля. ного значення ступеня металізації шихти на кожПерепуск високотемпературного відновлюваному рівні. На першому етапі зона відновлення в льного газу із плазмохімічного газогенератора в першу чергу реалізується в нижній частині модуля модуль попереднього відновлення каналамиза рахунок високої температури газу в цій зоні. газоходами, розташованими по висоті модуля, При цьому відновлювальний газ різко охолоджупостаченими регулюючими заслінками, дозволяє ється і піднімається в верхню зону з пониженою підвищити рівень температур і, отже, швидкість температурою. По цій причині сумарний процес відновлення. відновлення в верхній зоні відбувається повільно. У наслідок того, що за допомогою регулюючи х Для збільшення об'єму відновленої шихти в верхзаслінок поперемінно змінюється пневматичний ній зоні, відключають нижню подачу газу і продовопір газоходів, фільтруючий через шар шихти газ жують процес відновлення в інтервалі 0,20-0,25 періодично змінює напрямок, - спрямовуючись то загального часу з одночасною подачею всього до центральної частини шару, або до периферії. відновлювального газу через два верхні рівні. На При цьому підвищується рівномірність обробки наступному етапі відключають і середній рівень шихти і покращується якість. подачі газу, а вдування гарячого відновлювальноВерхні канали сполучені з кільцевими газовиго газу з спільними витратами проводять на верхми колекторами. Регулюючі заслінки, установлені ньому рівні. в каналах-газоходах, дозволяють розподіляти поТаким чином підвищується ефективність продачу газу по висоті стовпа шихти, причому частка цесу за рахунок раціонального перерозподілу відгазу для верхнього колектора повинна становити новлювального газу по висоті стовпа ши хти. 40-50% від сумарної витрати газу. При подачі газу Друге поставлене завдання вирішується тим, по всіх каналах, поза залежністю від витрати газу що в установці для отримання залізовуглецевих в кожному з них, газові потоки в ши хті модуля посплавів, що включає плавильний реактор і пов'япереднього відновлення, змішуючись, утворюють зані з ним газопроводом модулі попереднього відєдиний сумарний газовий потік з визначеною сеновлення, вузли очищення газу, компресор, труредньою температурою, що сприяє інтенсивному бопроводи для підведення вуглеводневмісного відновленню залізорудного матеріалу. газу й відводу отриманого відновлювального газу, Установка колекторів на відстані 0,45-0,65 та льотку для зливу металу й шлаку, відповідно до 0,25-0,35 висоти стовпа шихти дозволяє провести винаходу, кожний модуль попереднього відновузгодження вертикальних профілів температур з лення зв'язаний газоходом із плазмохімічним газометою забезпечення регулювання довжини зони генератором, при цьому впускний газохід плазмовідновлення шихти. Вдування загальної витрати хімічного газогенератора зв'язаний газовою газу в зону на висоті 0,45-0,65 висоти стовпа ших 9 78148 10 ти дозволяє перемістити зону відновлення в верхднього відновлення. ню частину модуля в кінці процесу повної металіГаз, що відходить, із плавильного реактора, зації шихти. Вдування загальної витрати газу в направляють безпосередньо в плазмохімічний обидва колектори на висоті 0,45-0,65 та 0,25-0,35 газогенератор модуля попереднього відновлення, висоти стовпа шихти дозволяє вирівняти профіль з якого газ, що відходить, надходить у плазмохімірозподілу температури по висоті модуля і забезчний газогенератор наступного модуля, а газ, що печити існування зон відновлення по висоті модувідходить з останнього модуля очищають, прохоля в період відновлення. Регулювання процесу лоджують, стискають у компресорі й направляють відновлення здійснюється перерозподілом витрат у плазмотрони плазмохімічного газогенератора й відновлювального газу між колекторами в межах плазмотрони плавильного реактора, при одночас20-30%. ному уведенні в плазмотрони природного газу для Вибір величини кутів установки фурм в колекконверсії газу, що відходить, у відновлювальний торах обумовлений газопроникністю струменів газ. відновлювального газу в стовп ши хти. На верхПриклад. На прикладі конкретного виконання ньому рівні установки колектора газопроникність розглянуто технологічний процес, у якому виробструменів забезпечує рівномірне проникнення відляється 12000т сталі в рік. Установка містить три новлювального газу від периферії до центра стовмодулі попереднього відновлення й один плавипа шихти і, при цьому величина кута установки льний реактор з обсягом завантаження 3,0м 3. фурм не виливає істотно на процес. На нижньому V=S×h=2,0×1,5=3,0м 3 рівні установки колектора далекодія струменя поде, S - площа поперечного перерізу внутрівинна забезпечити проникнення відновлювального шньої порожнини реактора; газу до осі модуля з захопленням по можливості як h - висота вн утрішньої порожнини реактора. можна більшої зони шихти. Цей ефект забезпечуДіаметр вихідного сопла плазмотрона складає ється при величині кута установки фурм 25-35°. 30-40мм. На Фіг. зображена загальна схема установки У модулі попереднього відновлення завантадля отримання залізовуглецеви х сплавів. жують ~21,0т окатишів, в 1,75 разів більше від заПроцес включає попереднє відновлення заліданої продуктивності готової сталі. На виході з зорудної шихти у твердому стані в модулях попемодулів одержуємо ~16,2т металізованих окатиреднього відновлення. У нижній частині кожного шів. Процес попереднього відновлення в модулі модуля встановлений плазмохімічний газогенератриває 6 годин, а процес плавлення - 2 години, тор, що є апаратом для конверсії природного газу, тому прийнято схему установки із трьома відновджерелом нагрівання газів, що відходять із плавилювальними модулями, що працюють послідовно льного реактора, а також генератором відновлюна один плавильний реактор. У кожний модуль вального газу. завантажують 7т окатишів, а на виході з модуля Рідкий метал одержують у плавильному реакодержуємо 5,4т металізованих окатишів. Додаємо торі, у який перевантажують попередньо віднов0,22т вапна, і завантажуємо металізовані окатиші лений матеріал з модуля попереднього відновв плавильний реактор, на виході з якого одержуєлення. Побічним продуктом процесу одержання мо 4т сталі й 1,35т шлаків. рідкого металу є відновлювальний синтез – газ, що Кількість відновлювального газу, що подається використовується в плазмохімічних газогенератов модуль, визначається складом вихідної сировирах модулів попереднього відновлення. ни, ступенем використання відновників і складом Інтенсифікація відновлювальної роботи газу в металізованих окатишів. При хімічному складі вимодулі попереднього відновлення досягається при хідної сировини (%): FеЗАГ - 65,7; FeO - 23,6; Fe2O3 підвищенні температури шихти на значній по висо- 67,5; SiO2 - 7,31; АІ2 О3 - 0,24; СаО - 0,17; MgO ті ділянці. Попереднє відновлення в кожному мо0,27 і складі газу (об.%): Н2 - 55; СО - 20; N2 - 25 і дулі здійснюють розподіленою по висоті стовпа ступеня використання відновників Н 2 - 18%, СО шихти подачею відновлювального газу, при цьому 42%, витрата відновлювального газу на кілограм витрату газу для верхнього рівня встановлюють у вихідної сировини склала 2,4м 3/кг. При щільності межах 40-50% від сумарної витрати газу, а частину цього газу 0,733кг/м 3 його сумарна масова витрата газу, що залишилася, витрачають на інших рівнях склала 1,7кг/с або 0,56кг/с через кожний модуль рівними частками. Процес попереднього відновпопереднього відновлення. При прийнятій послілення починають подачею відновлювального газу довній продувці відновлювальним газом окатишів із плазмохімічного газогенератора на всіх рівнях у модулях попереднього відновлення та з урахустовпа ши хти протягом 0,20-0,25 загального часу ванням конверсії газу, що відходить, у плазмохіміпродувки із зазначеною витратою, після закінчення чних газогенераторах сумарна витрата газу, що заданого терміну відключають нижню подачу газу відходить на виході останнього модуля, склала й продовжують продувку на інших рівнях протягом 0,98кг/с, причому із цієї витрати вертається в тех0,20-0,25 загального часу продувки, а потім процес процес 0,7кг/с, а - 0,3 кг/с газу відходить на утилівідновлення продовжують тільки на верхньому зацію. Розподіл температур по об'єму відновлення рівні, до одержання заданого оптимального знапідтримують перерозподілом витрати гарячого чення металізації шихти на кожному рівні. відновлювального газу із плазмохімічного газогеРозроблена плазмова технологія прямого нератора й витратою природного газу в плазмотодержання металу припускає ведення процесу з рони плазмохімічного газогенератора, а також пеперіодичним завантаженням і періодичним випусрерозподілом гарячого відновлювального газу по ком рідких продуктів плавки, а також погодженою зонах подачі. роботою плавильного реактора й модулів попереНа першому модулі витрата газу визначається 11 78148 12 витратою газу, що відходить із плавильного реакщо відходить з першого модуля, а магістраль 10 тора, що склала 0,44кг/с. У модулі до цього газу газу, що відходить з другого модуля, пов'язана із додається 0,08кг/с кисню із окатишів і 0,1кг/с привпускним газоходом 7 третього модуля. Магістродного газу для конверсії в плазмохімічному газораль 11 газу, що відходить з третього модуля, чегенераторі. На виході з першого модуля витрата рез димосос 12, циклон 13, теплообмінник 14 і газу, що відходить, склала 0,62кг/с. компресор 15 з'єднана із плазмотронами 6 плазНа вхід др угого модуля подається газ, що відмохімічних газогенераторів 5 і плазмотронами 16, ходить з першого модуля, з витратою 0,62кг/с, при установленими в плавильному реакторі 4. Плазцьому в другому модулі додається 0,08кг/с кисню з мотрони 6 і 16 підключені до засобу для додаванвідновлюваних окатишів і 0,1кг/с природного газу ня природного газу. для конверсії в плазмохімічному газогенераторі. У внутрішній порожнині кожного модуля попеНа виході із другого модуля витрата склала реднього відновлення, у площині, перпендикуляр0,80кг/с. ній його поздовжній осі, установлено колосник 17 з У третьому модулі витрата газу, що відходить можливістю його нахилу під час вивантаження із другого модуля, склала 0,80кг/с, при цьому в шихти. Кожний модуль попереднього відновлення третьому модулі до газу, що відходить, додається по висоті постачений футерованими каналами0,08кг/с кисню з відновлюваних окатишів і 0,1кг/с газоходами 18 з регулюючими заслінками 19 для природного газу для конверсії в плазмохімічному транспортування відновлювального газу із плазгазогенераторі. На виході із третього модуля одемохімічного газогенератора 5, причому верхні каржуємо витрату 0,98кг/с газу, що відходить. Цей нали сполучені з кільцевими газовими колекторагаз направляють у систему очищення й охоломи, а нижній - з порожниною модуля, обмеженою дження, стискають у компресорі й направляють у його бічними стінками й подом, а зверху - колосниплазмотрони кожного плазмохімічного газогенераком 17. Верхній колектор 20 установлений на відтора й плазмотрони плавильного реактора в кільстані 0,45-0,65, а другий колектор 21 - на відстані кості 0,7кг/с, а 0,28кг/с газу, що відходить, іде на 0,25-0,35 висоти стовпа шихти, що завантажуєтьутилізацію. ся, причому верхній колектор 20 постачений фурПодачу газу в кожний модуль здійснюють мами 22, установленими симетрично в одній плотрьома каналами, які розміщені по висоті стовпа щині, а нижній - фурмами 23, поздовжні осі яких шихти. На вер хньому рівні, відновлювальний газ становлять кут 25-30° до площини поду, причому подають через кільцевий колектор радіально, з поздовжні осі фурм спрямовані убік вертикальної витратою 0,39кг/с, що становить 40% від сумарної осі модуля. У нижній ділянці плавильного реактора витрати гачу. На середньому каналі подачу здійс4 розташована льотка 24 для зливу металу й шланюють через фурми, рознесені по периметру моків. У вихідних магістралях транспортування газу дуля, причому поздовжні осі фурм становлять кут модулів попереднього відновлення встановлені 25-30° до площини поду й спрямовані убік вертирегулюючі заслінки 25 і свічі 26 продувки, а у ви хікальної осі модуля. Нижній канал служить для подних магістралях плавильного реактора встановдачі відновлювального газ ν під колосник. Витрата лені заслінки 27 і свіча 28. У трубопроводі газу, що газу на середній і нижній канали розподіляється відходить, після теплообмінника 14 установлений рівними часткам и від частини газу, що залишилапатрубок 29 відводу газу на утилізацію. ся від транспортування на верхній канал, і станоУстановка працює в такий спосіб. вить по 0,3кг/с. Процес попереднього відновлення За допомогою плазмотронів 6 плазмохімічних здійснюють у кілька етапів. На першому етапі погазогенераторів 5 проводять нагрівання внутрішніх дачу відновлювального газу здійснюють на трьох стінок модулів 1, 2, 3 попереднього відновлення. рівнях протягом 1,2 години, що становить 0,20 Після прогріву виключають плазмотрони й по черзі загального часу продувки з позначеною витратою. завантажують, наприклад окатишами модулі поНа другому етапі відключають нижній канал і пропереднього відновлення. Після закінчення завандовжують продувку на двох каналах протягом 1,5 таження модулів установлюють витрату газ у на години, що становить 0,25 загального часу продукожному каналі-газоході 18 регулюючими заслінвки, потім процес відновлення продовжують тільки ками 19. Запускають плазмотрони 6 плазмохімічна верхньому рівні, до одержання оптимального ного газогенератора 5 кожного модуля. Відновлюзначення ступеня металізації окатишів на кожному вальний газ за допомогою регулюючи х заслінок рівні. При цьому металізовані окатиші перевантауводиться в шар ши хти, взаємодіючи з ним. Внажують у плавильний реактор, розплавляють і осслідок того, що за допомогою регулюючих заслінок таточно відновлюють. 19 витрата газу по висоті модуля розподілена неНа кресленні представлена установка для рівномірно й більша його частина використовуєтьотримання залізовуглецевих сплавів, що складася у верхній зоні міщу ля попереднього відновленється з технологічно зв'язаних модулів 1, 2 і 3 поня, а також з урахуванням заданого терміну переднього відновлення й плавильного реактора продувки на різних рівнях подачі газу, все це дає 4. Кожний модуль включає плазмохімічний газогеможливість здійснювати точне керування газопонератор 5, що включає футеровану камеру, у стінтоками в кожному локальному об'ємі й в об'ємі ках якої встановлені плазмотрони 6 непрямої дії й модуля в цілому. По закінченні процесу відноввпускний газохід 7. Впускні газоходи 7 кожного лення в першому модулі, виключають плазмотромодуля зв'язані газовою магістраллю 8 з вузлом ни 6 плазмохімічного газогенератора 5, закривавипуску газ у з плавильного реактора 4, причому ють регулюючі заслінки 25, опускають колосник 17 впускний газохід 7 плазмохімічного газогенератора і металізовані окатиші перевантажують у попере5 другого модуля пов'язаний з магістраллю 9 газу, дньо розігрітий плазмотронам і 16 плавильний 13 78148 14 реактор 4. Матеріалом заповнюють весь внутрізапуску - аналогічні описаному вище. Газ, що відшній обсяг реактора. Завдяки високим температуходить із останнього модуля, через димосос 12, рам плазмових стр уменів, що витікають із плазмоциклон 13, теплообмінник 14 і компресор 15 натронів 16, і високій концентрації енергії, правляють на плазмотрони 6 плазмохімічних газостворюються умови для швидкого нагрівання магенераторів і на плазмотрони 16 плавильного реатеріалу і його плавлення. Завантажують окатиші у ктора. перший модуль. Запускають плазмохімічний газоПо закінченню плавки метал і шлаки зливають генератор 5 і відкривають регулюючі заслінки 25. через льотку 24 і завантажують плавильний реакГаз, що відходить із плавильного реактора, напратор матеріалом із другого модуля попереднього вляють у плазмохімічний газогенератор першого відновлення. Виробничий цикл повторюється. модуля попереднього відновлення. Модулі попеЗапропонована група винаходів дозволяє дореднього відновлення зв'язані послідовно магістсягти високого ступеня відновлення заліза з оксираллю газів, що відходять, відновлювальний газ дів, збільшити швидкість протікання процесів і за надходить із одного модуля в іншій через плазморахунок цього підвищити продуктивність агрегатів хімічні газогенератори. У міру відновлення матеріна 20-30% і знизити витрату газу-відновника на алу в наступних модулях процеси підготовки їх до 10-20%. вивантаження, завантаження вихідної шихти й Комп’ютерна в ерстка Т.Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601